L'ex protetta di Holmes, Kitty Winter, torna a New York dopo un'assenza di tre anni per avvertirlo che un killer sta eliminando tutte le persone coinvolte in un caso su cui hanno lavorato insieme a Londra, e loro sono i prossimi obiettivi. Mentre Sherlock, Kitty, Joan e il NYPD uniscono le forze per trovare l'autore del reato, Watson scopre che Kitty ha un segreto che cambia la vita.

Joan e Kitty cercano di dimostrare che una serie di omicidi, derivanti da un vecchio caso Sherlock e Kitty risolto a Londra, è collegata a una cospirazione del governo internazionale con la Defense Intelligence Agency al centro. Inoltre, la relazione di Sherlock e Kitty è tesa dopo che ha condiviso notizie che cambiano la vita.